Apollo 13: Reiseziel Fra Mauro - Abgebrochene 3. Mondlandung

Das beschädigte Servicemodul nach der Abtrennung von der Kommandokapsel "Odyssey"
Das beschädigte Servicemodul nach der Abtrennung von der Kommandokapsel "Odyssey"
Bild 1/2, Credit: NASA

Das beschädigte Servicemodul nach der Abtrennung von der Kommandokapsel "Odyssey"

Nach zwei Mondlandungen schienen die Mondflüge zur Routine zu werden. Apollo 13 bewies das Gegenteil. 56 Stunden nach dem Start am 11. April 1970 kam es zu einem Unfall. "Okay, Houston, we've had a problem here", meldete Kommandokapselpilot Jack Swigert unaufgeregt zur Bodenstation. Ein Sauerstofftank war explodiert. Von einer Sekunde auf die andere ging es um Leben und Tod. Die Situation wurde analysiert und Entscheidungen getroffen: Das Raumschiff musste den Mond umrunden und dort Schwung für eine sofortige Rückkehr zur Erde holen - die einzige Chance. Kein Wunder, dass Flugdirektor Eugene Kranz seiner Autobiographie den Titel gab: "Scheitern ist keine Option!"
Rettung durch Kohlendioxidfilter
Rettung durch Kohlendioxidfilter
Bild 2/2, Credit: NASA

Rettung durch Kohlendioxidfilter

Bei der Explosion im Servicemodul von Apollo 13 entwich viel Sauerstoff ins All. Auch die Brennstoffzellen waren zerstört. Die Versorgung mit Strom, Wasser und Atemluft in der Kommandokapsel Odyssey war gefährdet. Alle drei mussten in die für nur zwei Astronauten ausgelegte Mondfähre Aquarius umziehen. Doch dort würde der Anteil an ausgeatmetem Kohlendioxid auf tödliche Konzentrationen ansteigen. Mit Filtern aus beiden Raumschiffen, Schläuchen, Probebeuteln und Klebeband bastelten die Astronauten Jim Lovell, Jack Swigert (rechts) und Fred Haise einen Adapter, den "Briefkasten" (Bild). Der Filter funktionierte und die drei Astronauten überlebten - wenn auch nur knapp.

Zwischen Leben und Tod

Der Name Apollo 13 steht für ein ganz besonderes Kapitel in der Geschichte der Raumfahrt: Diese Mission ist ein Symbol für all das Risiko, das zu jener Zeit in dieser noch jungen technischen Disziplin steckte, für den Mut und den kühlen Kopf von Astronauten, Ingenieuren und Missionskontrolle, für kleine menschliche und technische Unzulänglichkeiten, die auf der Erde meist ohne Konsequenzen, im All aber schnell eine tödliche oder zumindest lebensbedrohliche Wirkung entfalten können. Am Ende von Apollo 13 haben drei Astronauten einen gefährlichen Unfall in 328.300 Kilometer Entfernung von der Erde überlebt, wurden in einem nervenaufreibenden geistigen, technischen und körperlichen Kraftakt gerettet und landeten am Ende sicher auf der Erde. Wurde die Missionsnummer 13 von vielen als Unglückszahl interpretiert, die wie ein Menetekel an der Wand erschien, so stand die '13' am Ende aber vielleicht doch eher für das Glück, das die drei geretteten Astronauten hatten.

Apollo 13 hatte ein höchst interessantes Ziel. Nach nun schon zwei souveränen Mondlandungen mit sicherer Rückkehr vom Mond schien das Apollo-Programm nicht nur in der Öffentlichkeit in eine gewisse Routine überzugehen. Waren die beiden ersten Landestellen noch fast ausschließlich unter Sicherheitsaspekten ausgewählt worden, wurde nun aber für die dritte geplante Mondlandung ein Ziel ins Visier genommen, für das zum einen eine Präzisionslandung unabdingbar für den Erfolg war, außerdem den Wissenschaftlern ein großer Wunsch erfüllt wurde: Auf die Landung zwischen den Hügeln der Fra Mauro-Formation warteten die Forscher mit enormer Vorfreude.

Kommandant der Mission war James Lovell, einer der erfahrensten Astronauten der NASA: Mit Apollo 13 war es schon sein vierter Flug ins All. Er flog bereits mit Gemini VII sowie Gemini XII und auch den Mond "kannte" er bereits, weil er Mitglied der Crew von Apollo 8 war, die an Weihnachten 1968 den Mond erstmals umrundete. Pilot der Mondfähre wurde Fred Haise, der noch keine Weltraumerfahrung hatte. Für die Kommandokapsel war zunächst Ken Mattingly als Pilot vorgesehen. Doch wenige Tage vor dem Start erkrankte der Ersatzpilot der Mondfähre, Charles Duke, vermeintlich an Röteln, und es stellte sich heraus, dass Mattingly, der bei den Startvorbereitungen natürlich häufig in der Nähe von Duke war, gegen diese Krankheit nicht immun war: Deshalb beschloss die NASA, Ken Mattingly durch den Reservepiloten Jack Swigert zu ersetzen.

Das Unglück

Im Gegensatz zum Gewitterstart bei Apollo 12 verlief der Start von Apollo 13 am 11. April 1970 um 14:13 Uhr Ortszeit fast mustergültig. Während des Aufstiegs schaltete sich das Triebwerk Nummer 5 der zweiten Stufe nach nur zwei Minuten Brenndauer viel zu früh ab, was aber mit der automatischen Startsequenz durch ein um eine halbe Minute verlängerten Brennvorgang der anderen vier Motoren ausgeglichen werden konnte. Nach der üblichen Erdumrundung befand sich Apollo 13 auf einer routinemäßigen Flugbahn zum Mond - mit der Kommandokapsel "Odyssey" und der angekoppelten Mondfähre "Aquarius". Die Mondlandung war für den 15. April vorgesehen.

In 328.300 Kilometer Entfernung von der Erde, drei Viertel der Strecke zum Mond und 55 Stunden und 55 Minuten des Flugs waren absolviert - es war der 13. April... - erschraken die drei Astronauten über eine lauten Knall im Raumschiff. Sie bemerkten sofort, dass zwei der drei Brennstoffzellen im Servicemodul ohne Funktion waren. Es war der Moment, als Jack Swigert zur Erde funkte: "O.K. Houston, wir hatten da gerade ein Problem!" Der Crew und dem Kontrollzentrum war sofort klar, dass das Leben der Astronauten auf dem Spiel stand. Beim Blick durch das Fenster der Kommandokapsel sahen die Astronauten, dass sie irgendein Gas verloren - es war der Sauerstoff. Am schlimmsten war, dass die Brennstoffzellen zerstört waren. In ihnen wurde Sauerstoff und Wasserstoff zur Erzeugung von Wasser und Strom zusammengebracht. Da der Druck in den Sauerstofftanks des Servicemoduls rasch abnahm, war absehbar, dass die Brennstoffzellen nur noch wenige Stunden funktionieren würden. Die Versorgung der Astronauten mit Strom, Wasser und vor allem Sauerstoff in der Odyssey war akut gefährdet. Die Mondlandung musste sofort aufgegeben werden, um das Leben der Astronauten zu retten.

Eine sofortige Umkehr wurde aber verworfen, da nicht sicher war, ob das Haupttriebwerk überhaupt noch funktionstüchtig war. Die Missionskontrolle unter der Führung des abgebrühten Flugdirektors Eugene 'Gene' Kranz ("Fehler sind jetzt keine Option mehr!") entschied sich zu einem gewagten Schritt: Apollo 13 sollte auf einer Route zum Mond fliegen, die das Raumschiff durch die Wirkung seiner Anziehungskraft bei einer gleichzeitigen Bahnkorrektur nach einer halben Umrundung wie mit einer Schleuder wieder auf eine Rückkehrbahn zu Erde bringen sollte - danach zusätzlich beschleunigt durch einen Schub des Mondfährentriebwerks. Das Manöver gelang. Doch die Zeit lief gegen Apollo 13.

Die Rettung

Die Crew musste sich wegen der Schäden im Servicemodul von der Kommandokapsel in die Mondfähre begeben, die nun die Funktion eines Rettungsbootes übernahm. Sauerstoff war genügend an Bord, aber die lebenserhaltenden Systeme der Mondfähre waren nicht für drei Personen ausgelegt, zumal nicht für einen so langen Zeitraum. Es bestand also auch in der Mondfähre eine unmittelbare Lebensgefahr für die Astronauten, weil der Anteil an Kohlendioxid, das bei der Atmung ausgestoßen wird, gegenüber dem Luftsauerstoff auf bedrohliche und schließlich todbringende Konzentrationen ansteigen würde.

Zur Reinigung der Luft befanden sich in der Kommandokapsel und in der Mondfähre Filter mit Lithiumhydroxid, mit denen das Luftreinigungssystem betrieben wurde. Allerdings konnte der Filter aus der Kommandokapsel nicht in der Mondfähre genutzt werden, da die Kanister unterschiedliche Größe und Form hatten. Und die Menge dieser Substanz in der Mondfähre reichte nur für die Reinigung der Atemluft für zwei Astronauten und nur etwa 30 Stunden. Nun aber sollte damit während der vier Tage für die Rückkehr zur Erde die Atemluft von drei Astronauten gereinigt werden. Die Filter mussten nun irgendwie zusammengebracht werden: Dieses Problem konnte gelöst werden, indem Ingenieure in Houston mit den auf Apollo 13 vorhandenen Ressourcen Versuche anstellten. Sie schafften es, mit Schläuchen, Probenbeuteln aus Plastik und Klebeband einen Adapter zu basteln. Die Crew baute diese Improvisation nach, genannt "Briefkasten" - und der Filter funktionierte.

Ein akuter Engpass bestand beim Strom. Immerhin konnte mit einem Kabel Strom aus einer Batterie der Mondfähre in die fast entleerten Batterien der Kommandokapsel geleitet werden. Entscheidend war, ausreichend Strom für das Zünden der Triebwerke vor dem Eintritt in die Erdatmosphäre zu haben. Deshalb wurden alle Systeme der Kommandokapsel abgeschaltet. Ohne die Wärme erzeugenden elektrischen Systeme kühlte sich das Innere der Kommandokapsel auf null Grad Celsius ab. Die Astronauten gönnten sich jeder zudem nur ein halbes Glas Wasser am Tag. Zum Eintritt in die Erdatmosphäre konnte auf die Systeme der Kommandokapsel zurückgegriffen werden, die Elektrik hatte keinen Schaden durch Kondenswasser oder Eis genommen. Nach dem Abtrennen des Servicemoduls und der Mondfähre erfolgte der Wiedereintritt in die Erdatmosphäre. Am 17. April 1970 wasserte Apollo 13 im Pazifik. Der Kapsel entstiegen drei erschöpfte, abgemagerte, gezeichnete - aber lebende und glückliche Astronauten.

Die Ursache

Das Rettungsmanöver war eine der herausragenden Leistungen der NASA. Trotz der unglaublichen Erleichterung, das Leben der Astronauten gerettet zu haben, machte sich die NASA sofort und kompromisslos auf die Suche nach den Gründen. Nach zwei Monaten wurden die Erkenntnisse in einem ersten Bericht zusammengefasst. Das Unglück hatte keine einzelne Ursache. Es war eine Verkettung und Anhäufung von menschlichen Fehlern und technischer Mängel.

Die Probleme begannen bereits im Jahr 1965, als die Ingenieure im Apollo-Programm beschlossen, die Stromversorgung von einer Spannung von 28 Volt auf 65 Volt hochzusetzen. Die "Kettenreaktionen" an nötigen Veränderungen in den betroffenen Systemen und Komponenten wurden aber nicht konsequent umgesetzt, oder es wurde nicht die Notwendigkeit nachgeordneter Veränderungen erkannt. So geschah es, dass die Hersteller der Sauerstofftanks von dieser Änderung nichts erfuhren. Die Tanks enthielten unter anderem einen Propeller zum Durchmischen des gekühlten, halbflüssigen Sauerstoffs, ein Heizelement und ein Thermostat, der das System abschalten sollte, wenn es sich über 25 Grad Celsius erhitzen würde.

Diese drei Komponenten wurden nie für die erhöhte Spannung angepasst. Selbst dies wäre bei Apollo 13 vermutlich nicht zu einem echten Problem angewachsen, wäre nicht ein Sauerstofftank, der ursprünglich bei Apollo 10 eingebaut war, schon 1968 mechanisch beschädigt worden. Der Schaden wurde nie richtig untersucht, und beim Probe-Entleeren dieses "Tanks Nr. 2" einige Tage vor dem Start von Apollo 13 verblieb ein Rest von kryogenem Sauerstoff im Tank. Acht Stunden lang wurde der Tank erhitzt, um den restlichen Sauerstoff aus dem Tank zu bekommen. Da aber der Thermostat noch auf 28 Volt ausgelegt war, nun aber 65 Volt bei einem Strom von 6 Ampère angelegt wurden, wurden dort die Kabel immer heißer und verschmolzen schließlich. Dadurch konnte im Normalbetrieb, also während des Flugs von Apollo 13 zum Mond, mit diesem Schalter der Stromfluss nicht mehr unterbrochen werden.

Vom Start an erhitzte sich folglich der "Tank Nr. 2", der auf eine Betriebstemperatur von 27 Grad Celsius ausgelegt war, bis auf 370 Grad Celsius. Jack Swigert aktivierte nach 55 Stunden und 54 Minuten den Ventilator im Sauerstofftank: Zwingend kam es dann zu einem Kurzschluss. Durch die Hitze im Tank entzündete sich der Nebel aus reinem Sauerstoff, der Druck wuchs rasch, und eine Minute später explodierte der Tank. Dadurch wurde auch der benachbarte "Tank Nr. 1" beschädigt.

 

Diese Texte entstanden in Zusammenarbeit des DLR-Instituts für Planetenforschung mit dem Raumfahrtexperten Gerhard Daum für die Ausstellung "Apollo and Beyond" im Technik Museum Speyer. Hier ist unter anderem die Geschichte des Projekts Apollo ausführlich in Wort und Bild dargestellt. Außerdem sind in einer Mondlandschaft Modelle in Originalgröße der Apollo-11-Mondfähre "Eagle", des Mondautos von Apollo 15 und eines Apollo-Weltraumanzugs für die Mondexkursionen sowie ein 3,4 Milliarden Jahre alter Stein von der Apollo-15-Landestelle zu sehen.

Kontakt
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